Supongamos que tengo un cuerpo de masa conectado a un resorte (que está conectado a una pared vertical) con un coeficiente de rigidez de en alguna superficie sin fricción. El cuerpo oscila desde el punto apuntar y . Su movimiento es armónico. La energía total de tal sistema es simplemente (porque el punto de equilibrio está en y es la amplitud). Ahora, supongamos que dejamos caer verticalmente un poco de plastilina con la misma masa desde cierta altura . Después de que golpea el objeto oscilante, simplemente se adhiere a él.
Mi pregunta es: ¿por qué la energía total del sistema no cambia si la plastilina golpea el objeto en el punto pero cambia cuando golpea el objeto en medio de (es igual allí a )? Intuitivamente, entiendo que tal colisión plástica contribuye a la pérdida de energía, pero no estoy seguro de cómo encaja exactamente aquí y cómo se pierde la energía. Y aun así, no entiendo cómo influye la posición del cuerpo en el cambio de energía.
Solución propuesta:
La energía mecánica total en el punto es :
Por la conservación del momento horizontal se obtiene:
Por lo tanto, la energía cinética momentánea (que es la energía total) después del golpe es:
En el punto , la energía total del oscilador se debe completamente a la energía potencial del resorte. El plástico agrega masa al sistema, pero esto no afecta el contenido de energía. En cualquier punto entre y , el sistema tendrá alguna combinación de energía potencial y cinética, y la energía cinética en general se verá afectada por la colisión con el cuerpo de plástico.
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